Stereo sound recording in a Volkswagen

À procura do som elétrico perfeito.

À procura do som elétrico perfeito.

Texto: Phillip Bittner
Imagens: Volkswagen

Texto: Phillip Bittner
Imagens: Volkswagen

A partir de julho de 2019 passou a ser obrigatória a instalação de um gerador de ruído sonoro em automóveis elétricos. Mas como deve soar um automóvel elétrico para ser seguro e ao mesmo tempo notado pelos outros utilizadores da via? Fizemos uma visita aos especialistas em sons para automóveis elétricos da Volkswagen.

Há muito barulho na pista de medição acústica exterior da fábrica da Volkswagen, em Wolfsburgo. Não devido aos automóveis que circulam, mas à vida selvagem nas proximidades. Antes de prosseguir em direção ao sul, um enorme bando de gansos faz uma pausa junto ao reservatório de água, adjacente ao terreno da pista de testes, de cerca de 600 metros de comprimento, grasnando a plenos pulmões. “Não seria fácil fazer medições agora”, diz o Dr. Ingo Hapke, chefe da equipa de acústica da Volkswagen, rindo. Felizmente, por hoje, já está tudo concluído, ou seja, gravado nos discos rígidos do computador de medição e o protótipo do ID.3, repousa calmamente debaixo de uma lona. 

Alguns momentos antes, o futuro membro da família elétrica ID. tinha estado a efetuar voltas atrás de voltas. Os especialistas acústicos conduziram o automóvel elétrico uma e outra vez, passando pelo ponto de medição acústica, localizado no meio da pista e equipado com vários microfones de pé. Não circulou silenciosamente como os automóveis elétricos atuais, antes produzindo um som ainda secreto, mas que mais tarde acompanhará o ID.

Novo som elétrico de acordo com a regulamentação da UE. 

E tudo se deveu ao facto de no dia 1 de julho de 2019 ter entrado em vigor um novo regulamento da UE. Trata-se de um documento que determina que um sistema de aviso sonoro do automóvel - AVAS na forma abreviada - deva ser instalado nos novos automóveis híbridos e nos automóveis totalmente elétricos, tendo como objetivo proteger os outros utilizadores da via. Existem diversas especificações. O “som contínuo”, como é referido no documento oficial, deve estar relacionado com a velocidade. Em função disso, os peões e os ciclistas devem ser capazes de reconhecer, com base no som do automóvel elétrico, se este está a acelerar ou a travar. Para a marcha atrás é suficiente um som contínuo. O regulamento da UE define igualmente o volume do som a diferentes distâncias do automóvel, bem como as mudanças de frequência que poderão existir. A partir dos 20 quilómetros por hora, o volume (nível) é reduzido lentamente, porque nessa altura o ruído do rolamento dos pneus é suficientemente audível para que não seja necessário outro sinal acústico.

A nova legislação comunitária coloca grandes desafios ao Dr. Hapke e à sua equipa. “Pretendemos emitir o máximo som legalmente necessário para o exterior do automóvel e o mínimo possível para o interior” diz Hapke. Isto pode ser alcançado através do posicionamento do sistema de altifalantes, que deverá estar tanto quanto possível na parte exterior e, ainda, através da separação do altifalante da carroçaria. “O som não se transmite apenas pelo ar, mas também através de objetos”, explica o especialista. Os requisitos da UE colocam igualmente restrições relativamente ao espectro sonoro. “Não são permitidos sons como uma peça musical ou o som de cascos de cavalos”, diz Hapke.

Dr. Ingo Hapke from the Volkswagen Acoustic Team
Dr. Ingo Hapke da equipa de acústica da Volkswagen
Um Volkswagen sobre um dinamómetro no pavilhão de ruídos exteriores
No pavilhão de ruídos exteriores, a equipa acústica da Volkswagen pode testar, em condições operacionais, os sons elétricos desenvolvidos. Através do dinamómetro, são simuladas velocidades de condução até aos 300 quilómetros por hora. Os especialistas de som examinam a interação dos sons elétricos com as outras características acústicas do automóvel. A conformidade com os requisitos legais é o fator mais importante.
Detalhe da frente de um Volkswagen sobre um dinamómetro no pavilhão de ruídos exteriores

Mas como deve um Volkswagen elétrico soar no futuro? “Agradável e suave”, responde Hapke. E, claro, soar como um Volkswagen, apesar dos diversos modelos apresentarem, obviamente, diferenças técnicas em termos de som. Um ID. tem a sua própria personalidade. Os especialistas em som pretendem enfatizar este aspeto através do seu trabalho. No processo, Ingo Hapke e a sua equipa procuram permanentemente atingir um ponto de equilíbrio nos sons propostos, para que estes cumpram os requisitos legais e sejam, ao mesmo tempo, agradáveis e distintos.

Como soa o som elétrico do futuro?

Um deles é o engenheiro mecânico especializado Michael Wehrmann, que tem vindo a trabalhar como engenheiro de som na Volkswagen desde 2011. “No caso do e-up! e do e-Golf, que já propõem um som elétrico, baseamo-nos nos motores de combustão”, diz Wehrmann. No caso da família ID., no entanto, terá de existir um som muito diferente – como o futuro eletrificado. “Para mim, é importante que o som evoque uma máquina em funcionamento constante, algo como grandes ventoinhas”, diz Ingo Hapke. Um desafio para os especialistas da Volkswagen. Traduzir termos e sensações altamente pessoais, como "agradável" e "leve", para a linguagem da equipa acústica. “Estamos mais habituados a trabalhar com conceitos como tonalidade, aspereza, harmonia, claro ou escuro”, explica Wehrmann.

Para desenvolver o som do futuro, a equipa de acústica busca inspiração em veículos de filmes, por exemplo, nas naves da Guerra das Estrelas, mas também em ruídos do tráfego do dia a dia como o do elétrico, ou na natureza. “As fontes de som podem ter origem sintética, mas também em gravações reais”, diz Wehrmann, que se baseia nos dados das medições, "samples" de instrumentos e sintetizadores para determinar o som.

Revestimento do pavilhão de ruídos exteriores
Ao revestir o pavilhão de ruído exterior, as reflexões sonoras são minimizadas. Cria-se assim um espaço com propriedades extraordinárias, tais como um nível ruído extremamente baixo, o que ajuda a realizar medições exatas.
O engenheiro de som da Volkswagen, Michael Wehrmann, a trabalhar
Michael Wehrmann, engenheiro de som da Volkswagen, desenvolveu com o CarSoundDesigner, um software que o ajuda a compor o som elétrico do futuro. Com um portátil, um volante e um pedal de acelerador, Wehrmann consegue antecipar o som antes do teste no automóvel.

Desenvolvido no portátil, medido no automóvel.

Um som elétrico não tem origem apenas numa fonte. Wehrmann, o engenheiro de som, compõe sons no seu portátil como se fosse uma peça de música com diversos instrumentos. Para tal, desenvolveu o seu próprio software: o CarSoundDesigner. Com este software, pode simular o som durante o funcionamento do automóvel. No local de trabalho, Wehrmann parece estar em frente a uma consola de jogos. Porque, entre outras formas, este especialista de som comanda o CarSoundDesigner através de um pedal de acelerador e de um volante, como se fosse um jogo de carros de corrida. Com este software, Wehrmann também pode ouvir os sons sem o automóvel, avaliar a sua qualidade e prever se o nível do volume tem de ser aumentado em gamas individuais de frequências. O programa informático também inclui as propriedades acústicas da carroçaria, determinadas previamente através de medições detalhadas. Para uma articulação ainda mais aprofundada, deslocámo-nos a um local muito especial nas instalações da fábrica de Wolfsburg: o pavilhão de ruído exterior.

Se uma porta com cerca de 50 centímetros de espessura, semelhante à de um cofre bancário, se fechar atrás de si, os seus ouvidos detetam imediatamente o som. A situação é diferente neste espaço de aproximadamente 23 metros de comprimento, 19 metros de largura e 6 metros de altura. Materiais à prova de som revestem o teto e as paredes; as reflexões das ondas sonoras são, assim, minimizadas. Uma ligeira pressão atinge os tímpanos. O silêncio é absoluto.

O som do automóvel elétrico do futuro é agradável e leve – e é Volkswagen de forma inconfundível.
Um Volkswagen sobre um dinamómetro

No meio do espaço existe um dinamómetro, que pode simular uma velocidade até 300 km/h. Os engenheiros de som da Volkswagen utilizam-no para desenvolver o som criado anteriormente no computador. Aqui podem verificar se as suas ideias de sons também funcionam no automóvel propriamente dito. Para fazer isto, os engenheiros colocam, por exemplo - microfones que estão equipados no centro com discos separadores em madeira – à frente e atrás do automóvel, de forma a reproduzirem, a perceção em estéreo, de quem passa ao lado. Um modelo em plástico em forma de um tronco humano também é colocado no lugar do passageiro do automóvel de testes. Este tem orelhas artificiais e consegue medir com precisão como o som chega aos ocupantes do interior do automóvel. “O trabalho desenvolvido no pavilhão de ruído exterior representa um enorme passo em frente.  Eu posso reagir imediatamente às medições, fazer alterações no CarSoundDesigner, substitui-las no dispositivo de controlo no automóvel e voltar a verificar,” afirma Michael Wehrmann. 

Incontáveis medições necessárias até à obtenção do som final.

Medir, testar e desenvolver uma e outra vez. A busca pelo som elétrico perfeito exige um trabalho intensivo, que não resulta apenas de medições objetivas de resultados. Variadíssimas vezes, os especialistas em acústica realizaram eles próprios os testes, baseando-se na sua audição e na sua experiência, avaliando o efeito com a ajuda de voluntários e verificando as reações de utilizadores das vias aos diferentes sons. “O estado do tempo também tem um papel crucial”, acrescenta Ingo Hapke. Por exemplo, a neve derretida reflete as ondas de som com maior intensidade, enquanto que uma camada sólida de neve as amortiza. Mas, os especialistas em acústica da Volkswagen também têm de ter em consideração a interação entre vários automóveis elétricos. Não deve haver qualquer interferência entre os sons de automóveis que provoque situações desagradáveis. “Estamos a trabalhar ao mesmo tempo no computador e no automóvel em movimento – e é isto que torna o trabalho de um especialista em acústica tão entusiasmante”, diz Ingo Hapke, convidando-nos para um pequeno passeio de automóvel pelo local. 

E, de facto, o som elétrico instalado no e-Golf é eficaz. Os peões detetam-nos rapidamente e olham na direção do automóvel. Satisfeito, Ingo Hapke estaciona o e-Golf novamente. Por hoje, a busca pelo som elétrico perfeito é dada como terminada. No pavilhão de medição de ruído exterior, e mesmo na pista de medição de ruído exterior, o silêncio é absoluto – os gansos no reservatório de retenção de água já partiram.

Simulação de som Stereo
São necessários métodos de medição diferentes para desenvolver o som perfeito. Estes dois microfones estão fixados a um disco separador de madeira e conseguem, assim, simular um som estéreo tal como seria percecionado pelo cérebro humano.

Publicado: dezembro de 2018

Informações de acordo com a Diretiva 1999/94/CE com as devidas alterações: para mais informações sobre o consumo oficial de combustível e emissões específicas de CO₂ de automóveis novos, contacte o seu Concessionário Volkswagen. 

Consumo de energia do e-Golf em kWh/100 km: 14,1–13,2 (combinado); emissões de CO₂ em g/km: 0 (combinado) 

Consumo de energia do e-up! em kWh/100 km: 11,7 (combinado); emissões de CO₂ em g/km: 0 (combinado)

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